베리스터(Varistor)

배리스터(varistor)는 variable resistor의 약자로서, 옴의 법칙을 따르지 않고, 인가 전압에 따라 전기저항이 변하는 물질이다. 보통, 전압이 증가할수록 어느 순간까지 전류가 거의 흐르지 않다가 갑자기 전류가 비선형적으로 급격히 증가한다. 베리스터는 특정 작동 조건을 세팅하기 위한 부품 혹은 과전압으로부터 회로를 보호하기 위해 회로에서 제어 또는 보상하기 위한 부품으로 사용된다.

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역사

베리스터는 1927년 L.O. Grondahl과 P.H. Geiger가 구리-산화물 배전기가 인가 전압의 극성과 크기에 따라 다양한 저항을 보이는 것을 통해 발견되었다. 이 물질에서, 반도체 산화물에서 구리 쪽으로 흐르는 전류에 대한 저항은 낮지만, 인가 전압에 따라 순간 저항이 연속적으로 변화하면서 반대 방향의 전류에 대한 저항이 높았다.

1930년대 소형 다중 베리스터 조립체를 이용하여 변조기 등에 적용하기 시작하였으며, 실리콘카바이드 계열의 베리스터가 번개로부터 전화선을 지키는데 사용되었다. 1950년대에는 전화기에서 잡음 등을 제거하는데 사용하였다. 1970년대 초, 일본 연구진은 산화아연(ZnO)의 반도체 전자적 특성을 이용하여 새로운 형태의 베리스터를 개발하였다.

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특징

베리스터는 대칭형과 비대칭형으로 나눌 수 있다. 대칭형 베리스터는 가해지는 전압의 극성과 상관없이 전압이 크기만으로 저항이 결정되는 것이며, 가해지는 전압의 극성에 따라 저항이 달라지는 것을 비대칭형 베리스터라고 한다. 보통 베리스터는 SiC 혹은 ZnO에 비스무트, 코발트, 망간 등이 소량 포함된 것을 사용한다.

베리스터는 정상적인 작동 중 전압상승에 따라 비선형적으로 저항이 증가하기 때문에 전압 서지 등을 막는대 사용한다. 그러나, 번개와 같은 문제가 발생할 경우 베리스터의 용량보다 더 높은 전류가 도입되어 배리스터를 파괴시킬 수 있다. 이와 같은 문제를 감소시키기 위해 베리스터를 병렬로 설치하곤 한다.

일반적으로 베리스터는 전자장비 및 통신시스템, relay 접점, 정류용 Diode, 스위칭 트랜지스터의 보호, 고전압, 고전류 등의 이상전압 제어, 디지털 회로의 오류제어, 이상전압에서 발생하는 noise(잡음)의 감소 및 제어에 사용된다.

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Varistor의 Parameter

- Working Voltage : varistor의 파괴 없이 사용가능한 전압

- Breakdown Voltage : 외부 전압에 대해 varistor가 절연체에서 도체로 동작하는 시작점

- Clamping Voltage : varistor에 의해 제한되는 전압으로 회로의 내전압보다 낮아야 함

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그림. Varistor에서 전압-전류의 관계